Заўвага рэдактара: Pharmaceutical Online з задавальненнем прадстаўляе гэты артыкул з чатырох частак пра арбітальную зварку біятэхналагічных трубаправодаў, напісаны экспертам галіны Барбарай Энон з Arc Machines. Гэты артыкул адаптаваны з прэзентацыі доктара Энон на канферэнцыі ASME ў канцы мінулага года.
Прадухіленне страты каразійнай устойлівасці. Высокачыстая вада, такая як дэіёнаваная вада або вада для ін'екцый, з'яўляецца вельмі агрэсіўным травільным агентам для нержавеючай сталі. Акрамя таго, вада для ін'екцый фармацэўтычнай якасці цыклічна апрацоўваецца пры высокай тэмпературы (80°C) для падтрымання стэрыльнасці. Існуе тонкая розніца паміж паніжэннем тэмпературы, дастатковым для падтрымкі жывых арганізмаў, смяротных для прадукту, і павышэннем тэмпературы, дастатковым для стымулявання ўтварэння «ружы». Руж — гэта карычневая плёнка рознага складу, якая ўзнікае ў выніку карозіі кампанентаў трубаправоднай сістэмы з нержавеючай сталі. Бруд і аксіды жалеза могуць быць асноўнымі кампанентамі, але могуць прысутнічаць і розныя формы жалеза, хрому і нікеля. Прысутнасць румянца смяротная для некаторых прадуктаў, і яго прысутнасць можа прывесці да далейшай карозіі, хоць яго прысутнасць у іншых сістэмах, здаецца, даволі бяскрыўдная.
Зварка можа негатыўна паўплываць на каразійную стойкасць. Гарачы колер з'яўляецца вынікам акісляльнага матэрыялу, які адкладаецца на зварных швах і зонах тэрмічнага ўздзеяння падчас зваркі, асабліва шкодны і звязаны з утварэннем румянца ў фармацэўтычных сістэмах вады. Утварэнне аксіду хрому можа выклікаць гарачы адценне, пакідаючы пасля сябе пласт збяднелы хромам, які схільны да карозіі. Гарачы колер можна выдаліць шляхам травлення і шліфавання, выдаляючы метал з паверхні, у тым ліку ніжэйлеглы пласт збяднелы хромам, і аднаўляючы каразійную стойкасць да ўзроўняў, блізкіх да ўзроўняў асноўнага металу. Аднак травленне і шліфаванне шкодна ўплываюць на аздабленне паверхні. Пасівацыя трубаправоднай сістэмы азотнай кіслатой або хелатарнымі агентамі праводзіцца для пераадолення неспрыяльных наступстваў зваркі і вырабу перад уводам трубаправоднай сістэмы ў эксплуатацыю. Оже-электронны аналіз паказаў, што хелатацыйная пасівацыя можа аднавіць паверхневыя змены ў размеркаванні кіслароду, хрому, жалеза, нікеля і марганцу, якія адбыліся ў зварным шве і зоне цеплавога ўздзеяння, да стану перад зваркай. Аднак пасівацыя ўплывае толькі на вонкавы павярхоўны пласт і не пранікае ніжэй за 50 ангстрэм, тады як цеплавое афарбоўванне можа распаўсюджвацца на 1000... ангстрэмаў або больш пад паверхняй.
Такім чынам, каб усталяваць каразійна-ўстойлівыя трубаправодныя сістэмы блізка да незвараных паверхняў, важна паспрабаваць абмежаваць пашкоджанні, выкліканыя зваркай і вырабам, да ўзроўняў, якія можна істотна аднавіць шляхам пасівацыі. Гэта патрабуе выкарыстання прадувальнага газу з мінімальным утрыманнем кіслароду і падачы да ўнутранага дыяметра зварнога злучэння без забруджвання атмасферным кіслародам або вільгаццю. Дакладны кантроль падводу цяпла і прадухіленне перагрэву падчас зваркі таксама важныя для прадухілення страты каразійнай устойлівасці. Кантроль вытворчага працэсу для дасягнення паўтаральных і паслядоўных высакаякасных зварных швоў, а таксама асцярожнае абыходжанне з трубамі і кампанентамі з нержавеючай сталі падчас вытворчасці для прадухілення забруджвання з'яўляюцца неабходнымі патрабаваннямі да высакаякаснай трубаправоднай сістэмы, якая супрацьстаіць карозіі і забяспечвае доўгатэрміновую прадуктыўную службу.
Матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў трубаправодных сістэмах з нержавеючай сталі высокай чысціні для біяфармацэўтычных прэпаратаў, за апошняе дзесяцігоддзе зведалі эвалюцыю ў бок паляпшэння каразійнай устойлівасці. Большая частка нержавеючай сталі, якая выкарыстоўвалася да 1980 года, была маркі 304, таму што яна была адносна недарагім і з'яўлялася лепшым варыянтам у параўнанні з медзю, якая выкарыстоўвалася раней. Фактычна, нержавеючая сталь серыі 300 адносна лёгка апрацоўваецца, можа быць зварана плаўленнем без празмернай страты каразійнай устойлівасці і не патрабуе спецыяльнага папярэдняга нагрэву і наступнай тэрмічнай апрацоўкі.
Апошнім часам усё часцей выкарыстоўваецца нержавеючая сталь 316 у трубаправодах высокай чысціні. Тып 316 падобны па складзе да тыпу 304, але акрамя легіруючых элементаў хрому і нікеля, агульных для абедзвюх марак, 316 змяшчае каля 2% малібдэна, што значна паляпшае каразійную ўстойлівасць 316. Тыпы 304L і 316L, якія называюцца маркамі «L», маюць ніжэйшае ўтрыманне вугляроду, чым стандартныя маркі (0,035% супраць 0,08%). Гэта зніжэнне ўтрымання вугляроду прызначана для памяншэння колькасці выпадзення карбіду, якое можа адбыцца пры зварцы. Гэта ўтварэнне карбіду хрому, які знясільвае межы зерняў асноўнага металу хрому, робячы яго схільным да карозіі. Утварэнне карбіду хрому, якое называецца «сенсібілізацыяй», залежыць ад часу і тэмпературы і з'яўляецца большай праблемай пры ручной пайцы. Мы паказалі, што арбітальная зварка супераўстэнітнай нержавеючай сталі AL-6XN забяспечвае больш каразійна-ўстойлівыя зварныя швы, чым падобныя зварныя швы, выкананыя ўручную. Гэта звязана з тым, што арбітальная зварка забяспечвае дакладны кантроль... сіла току, пульсацыя і час, што прыводзіць да меншай і больш раўнамернай цеплападдачы, чым пры ручной зварцы. Арбітальная зварка ў спалучэнні з маркамі "L" 304 і 316 практычна выключае асадак карбіду як фактар ​​развіцця карозіі ў трубаправодных сістэмах.
Змены ў залежнасці ад тэмпературы зваркі нержавеючай сталі. Нягледзячы на ​​тое, што параметры зваркі і іншыя фактары могуць залежаць ад даволі жорсткіх дапушчальных значэнняў, усё ж існуюць адрозненні ў падводзе цяпла, неабходнага для зваркі нержавеючай сталі ад тэмпературы да тэмпературы. Нумар плавкі - гэта нумар партыі, прысвоены канкрэтнаму расплаву нержавеючай сталі на заводзе. Дакладны хімічны склад кожнай партыі запісваецца ў пратаколе заводскіх выпрабаванняў (MTR) разам з ідэнтыфікацыяй партыі або нумарам плавкі. Чыстае жалеза плавіцца пры тэмпературы 1538°C (2800°F), у той час як легіраваныя металы плавяцца ў дыяпазоне тэмператур, які залежыць ад тыпу і канцэнтрацыі кожнага сплаву або мікраэлемента. Паколькі ніякія дзве плавкі нержавеючай сталі не будуць утрымліваць аднолькавую канцэнтрацыю кожнага элемента, характарыстыкі зваркі будуць адрознівацца ад печы да печы.
СЭМ арбітальных зварных швоў труб 316L на трубе з матэрыялам AOD (уверсе) і EBR (унізе) паказаў значную розніцу ў гладкасці зварнога шва.
Хоць адна працэдура зваркі можа падысці для большасці плавак з падобным знешнім дыяметрам і таўшчынёй сценкі, некаторыя плавкі патрабуюць меншай сілы току, а некаторыя — большай, чым звычайна. Па гэтай прычыне награванне розных матэрыялаў на будаўнічай пляцоўцы павінна быць старанна кантралявана, каб пазбегнуць патэнцыйных праблем. Часта для дасягнення здавальняючай працэдуры зваркі новая плавка патрабуе толькі невялікай змены сілы току.
Праблема серы. Элементарная сера — гэта прымешка, звязаная з жалезнай рудой, якая ў значнай ступені выдаляецца падчас працэсу вытворчасці сталі. Нержавеючыя сталі AISI тыпу 304 і 316 маюць максімальнае ўтрыманне серы 0,030%. Дзякуючы развіццю сучасных працэсаў рафінавання сталі, такіх як аргон-кіслароднае абязуглероджванне (AOD) і двайных вакуумных плаўленняў, такіх як вакуумная індукцыйная плаўка з наступнай вакуумнай дугавой пераплаўкай (VIM+VAR), стала магчымым вырабляць сталі, якія адрозніваюцца наступнымі асаблівасцямі: іх хімічны склад. Было адзначана, што ўласцівасці зварачнай ванны змяняюцца, калі ўтрыманне серы ў сталі ніжэй за 0,008%. Гэта звязана з уплывам серы і ў меншай ступені іншых элементаў на тэмпературны каэфіцыент павярхоўнага нацяжэння зварачнай ванны, які вызначае характарыстыкі цякучасці вадкай ванны.
Пры вельмі нізкай канцэнтрацыі серы (0,001% - 0,003%) пранікненне зварачнай ванны становіцца вельмі шырокім у параўнанні з падобнымі зварнымі швамі, выкананымі на матэрыялах з сярэднім утрыманнем серы. Зварныя швы, выкананыя на трубах з нержавеючай сталі з нізкім утрыманнем серы, будуць мець больш шырокія швы, у той час як на трубах з больш тоўстымі сценкамі (0,065 цалі, або 1,66 мм або больш), будзе большая тэндэнцыя да ўтварэння зварных швоў. Зварка ў паглыбленні. Калі зварачны ток дастатковы для атрымання цалкам праваранага шва. Гэта робіць матэрыялы з вельмі нізкім утрыманнем серы больш цяжкімі для зваркі, асабліва з больш тоўстымі сценкамі. Пры больш высокай канцэнтрацыі серы ў нержавеючай сталі 304 або 316 зварны шов, як правіла, менш цякучы на ​​выгляд і больш шурпаты, чым у матэрыялах з сярэднім утрыманнем серы. Такім чынам, для зварвальнасці ідэальнае ўтрыманне серы павінна быць у дыяпазоне прыблізна ад 0,005% да 0,017%, як пазначана ў ASTM A270 S2 для труб фармацэўтычнай якасці.
Вытворцы электрапаліраваных нержавеючых сталёвых труб заўважылі, што нават умераны ўзровень серы ў нержавеючай сталі 316 або 316L абцяжарвае задавальненне патрэб сваіх кліентаў у паўправадніковай і біяфармацэўтычнай прамысловасці ў гладкіх унутраных паверхнях без ямак. Выкарыстанне сканіруючай электроннай мікраскапіі для праверкі гладкасці паверхні труб становіцца ўсё больш распаўсюджаным. Было паказана, што сера ў каляровых металах утварае неметалічныя ўключэнні або «стрынгеры» сульфіду марганцу (MnS), якія выдаляюцца падчас электрапаліроўкі і пакідаюць пустэчы памерам 0,25-1,0 мікрона.
Вытворцы і пастаўшчыкі электрапаліраваных труб стымулююць рынак да выкарыстання матэрыялаў з ультранізкім утрыманнем серы для задавальнення сваіх патрабаванняў да аздаблення паверхні. Аднак праблема не абмяжоўваецца электрапаліраванымі трубамі, бо ў неэлектрапаліраваных трубах уключэнні выдаляюцца падчас пасівацыі трубаправоднай сістэмы. Было паказана, што пустэчы больш схільныя да кропкавай адукацыі, чым гладкія ўчасткі паверхні. Такім чынам, ёсць некалькі важкіх прычын для тэндэнцыі да матэрыялаў з нізкім утрыманнем серы, больш «чыстых».
Адхіленне дугі. Акрамя паляпшэння зварвальнасці нержавеючай сталі, прысутнасць некаторай колькасці серы таксама паляпшае апрацоўвальнасць. У выніку вытворцы і вытворцаў імкнуцца выбіраць матэрыялы з больш высокім утрыманнем серы. Зварка труб з вельмі нізкай канцэнтрацыяй серы з фітынгамі, клапанамі або іншымі трубамі з больш высокім утрыманнем серы можа стварыць праблемы са зваркай, таму што дуга будзе зрушана ў бок труб з нізкім утрыманнем серы. Пры адхіленні дугі пранікненне становіцца глыбейшым на баку з нізкім утрыманнем серы, чым на баку з высокім утрыманнем серы, што супрацьлегла таму, што адбываецца пры зварцы труб з адпаведнай канцэнтрацыяй серы. У крайніх выпадках зварны шов можа цалкам пранікнуць у матэрыял з нізкім утрыманнем серы і пакінуць унутраную частку шва цалкам неаплавленай (Fihey and Simeneau, 1982). Каб супаставіць утрыманне серы ў фітынгах з утрыманнем серы ў трубе, аддзяленне Carpenter Steel Corporation of Pennsylvania прадставіла нізкасерністую (макс. 0,005%) прутковую сталь 316L-SCQ (VIM+VAR) для вырабу фітынгаў і... іншыя кампаненты, прызначаныя для зваркі з трубамі з нізкім утрыманнем серы. Зварка двух матэрыялаў з вельмі нізкім утрыманнем серы адзін з адным значна прасцейшая, чым зварка матэрыялу з вельмі нізкім утрыманнем серы з матэрыялам з больш высокім утрыманнем серы.
Пераход да выкарыстання труб з нізкім утрыманнем серы ў значнай ступені звязаны з неабходнасцю атрымання гладкіх электрапаліраваных унутраных паверхняў труб. Хоць аздабленне паверхні і электрапаліроўка важныя як для паўправадніковай прамысловасці, так і для біятэхналагічнай/фармацэўтычнай прамысловасці, SEMI пры распрацоўцы спецыфікацыі паўправадніковай прамысловасці ўказала, што трубы 316L для тэхналагічных газавых ліній павінны мець вечка з утрыманнем серы 0,004% для аптымальнай прадукцыйнасці паверхні тарцоў. ASTM, з іншага боку, змяніла сваю спецыфікацыю ASTM 270, каб уключыць трубы фармацэўтычнага класа, якія абмяжоўваюць утрыманне серы ў дыяпазоне ад 0,005 да 0,017%. Гэта павінна прывесці да меншых цяжкасцей са зваркай у параўнанні з больш нізкім дыяпазонам серы. Аднак варта адзначыць, што нават у гэтым абмежаваным дыяпазоне адхіленне дугі ўсё яшчэ можа адбывацца пры зварцы труб з нізкім утрыманнем серы да труб або фітынгаў з высокім утрыманнем серы, і мантажнікі павінны ўважліва сачыць за нагрэвам матэрыялу і правяраць сумяшчальнасць прыпою паміж нагрэвам перад вырабам. Выраб зварных швоў.
іншыя мікраэлементы. Было выяўлена, што мікраэлементы, у тым ліку сера, кісларод, алюміній, крэмній і марганец, уплываюць на пранікненне. Слядовыя колькасці алюмінію, крэмнію, кальцыя, тытана і хрому, якія прысутнічаюць у асноўным метале ў выглядзе аксідных уключэнняў, звязаныя з утварэннем шлаку падчас зваркі.
Уздзеянне розных элементаў мае кумулятыўны характар, таму прысутнасць кіслароду можа кампенсаваць некаторыя эфекты нізкага ўтрымання серы. Высокі ўзровень алюмінію можа супрацьстаяць станоўчаму ўздзеянню на пранікненне серы. Марганец выпараецца пры тэмпературы зваркі і адкладаецца ў зоне цеплавога ўздзеяння зваркі. Гэтыя адклады марганца звязаны са стратай каразійнай устойлівасці. (Гл. Cohen, 1997). Паўправадніковая прамысловасць у цяперашні час эксперыментуе з матэрыяламі 316L з нізкім і нават звышнізкім утрыманнем марганца, каб прадухіліць гэтую страту каразійнай устойлівасці.
Утварэнне шлаку. Часам на шве нержавеючай сталі пры некаторых плавках з'яўляюцца астраўкі шлаку. Гэта па сваёй сутнасці праблема з матэрыялам, але часам змены параметраў зваркі могуць мінімізаваць гэта, або змены ў сумесі аргону і вадароду могуць палепшыць зварку. Полард выявіў, што суадносіны алюмінію і крэмнію ў асноўным метале ўплываюць на ўтварэнне шлаку. Каб прадухіліць утварэнне непажаданага шлаку тыпу бляшак, ён рэкамендуе падтрымліваць утрыманне алюмінію на ўзроўні 0,010%, а ўтрыманне крэмнію на ўзроўні 0,5%. Аднак, калі суадносіны Al/Si вышэй за гэты ўзровень, можа ўтварацца сферычны шлак, а не бляшкападобны. Гэты тып шлаку можа пакідаць ямкі пасля электрапаліроўкі, што непрымальна для высокачыстых прымяненняў. Астраўкі шлаку, якія ўтвараюцца на вонкавым дыяметры шва, могуць выклікаць нераўнамернае пранікненне ўнутранага праходу і прывесці да недастатковага пранікнення. Астраўкі шлаку, якія ўтвараюцца на ўнутраным шве зваркі, могуць быць схільныя да карозіі.
Аднапраходная зварка з пульсацыяй. Стандартная аўтаматычная арбітальная зварка труб - гэта аднапраходная зварка з імпульсным токам і бесперапынным кручэннем з пастаяннай хуткасцю. Гэтая тэхніка падыходзіць для труб з вонкавым дыяметрам ад 1/8 цалі да прыблізна 7 цаляў і таўшчынёй сценкі 0,083 цалі і менш. Пасля папярэдняй прадуўкі з абмежаваным часам узнікае дуга. Пранікненне сценкі трубы адбываецца падчас затрымкі, падчас якой дуга прысутнічае, але кручэнне не адбываецца. Пасля гэтай затрымкі кручэння электрод круціцца вакол зварнога злучэння, пакуль зварка не злучыцца або не перакрыецца з пачатковай часткай шва падчас апошняга пласта зваркі. Пасля завяршэння злучэння ток паступова змяншаецца.
Ступенчаты рэжым («сінхранізаваная» зварка). Для зваркі плаўленнем больш тоўстых сценных матэрыялаў, звычайна больш за 0,083 цалі, крыніца харчавання для зваркі плаўленнем можа выкарыстоўвацца ў сінхронным або ступеністым рэжыме. У сінхронным або ступеністым рэжыме імпульс зварачнага току сінхранізаваны з ходам, таму ротар нерухомы для максімальнага пранікнення падчас імпульсаў высокага току і рухаецца падчас імпульсаў нізкага току. Сінхронныя метады выкарыстоўваюць больш працяглы час імпульсу, парадку ад 0,5 да 1,5 секунды, у параўнанні з дзясятай або сотай доляй секунды часу імпульсу для звычайнай зваркі. Гэты метад дазваляе эфектыўна зварваць трубы 40 калібра таўшчынёй 0,154 цалі або 6 цаляў з тонкасценкай 40 калібра і таўшчынёй сценкі 0,154 цалі або 6 цаляў. Ступенчаты метад стварае больш шырокі зварны шов, што робіць яго ўстойлівым да памылак і карысным для зваркі няроўных дэталяў, такіх як трубаправодная арматура, да труб, дзе могуць быць адрозненні ў допусках на памеры, некаторая няправільнасць або тэрмічная несумяшчальнасць матэрыялу. Гэты тып зваркі патрабуе прыблізна ўдвая большага часу дугі, чым звычайная зварка, і менш падыходзіць для прымянення звышвысокай чысціні (UHP) з-за больш шырокай і шурпатай паверхні. шво.
Праграмуемыя зменныя. Сучаснае пакаленне крыніц зварачнага харчавання заснавана на мікрапрацэсарах і захоўвае праграмы, якія задаюць лікавыя значэнні параметраў зваркі для пэўнага дыяметра (ЗП) і таўшчыні сценкі зваранай трубы, у тым ліку час прадзьмуху, зварачны ток, хуткасць руху (аб/мін), колькасць слаёў і час на пласт, час імпульсу, час спуску і г.д. Для арбітальнай зваркі труб з даданнем прысадачнага дроту параметры праграмы будуць уключаць хуткасць падачы дроту, амплітуду і час вытрымкі ваганняў гарэлкі, рэгуляванне напружання дугі для забеспячэння пастаяннага прамежку дугі і нахіл. Для выканання зваркі плаўленнем усталюйце зварачную галоўку з адпаведным электродам і ўстаўкамі для труб на трубу і адкрыйце графік зваркі або праграму зваркі з памяці крыніцы харчавання. Паслядоўнасць зваркі запускаецца націскам кнопкі або клавішы на мембраннай панэлі, і зварка працягваецца без умяшання аператара.
Непраграмуемыя зменныя. Каб атрымаць стабільна добрую якасць зваркі, параметры зваркі неабходна старанна кантраляваць. Гэта дасягаецца дзякуючы дакладнасці крыніцы харчавання для зваркі і праграмы зваркі, якая ўяўляе сабой набор інструкцый, уведзеных у крыніцу харчавання, якія складаюцца з параметраў зваркі, для зваркі трубы пэўнага памеру. Таксама павінен быць эфектыўны набор стандартаў зваркі, якія вызначаюць крытэрыі прымальнасці зваркі, а таксама некаторыя сістэмы кантролю і кантролю якасці зваркі, каб гарантаваць, што зварка адпавядае ўзгодненым стандартам. Аднак некаторыя фактары і працэдуры, акрамя параметраў зваркі, таксама павінны старанна кантралявацца. Да гэтых фактараў адносяцца выкарыстанне добрага абсталявання для падрыхтоўкі канцоў, належная практыка ачысткі і апрацоўкі, добрыя дапушчальныя памеры труб або іншых дэталяў, якія зварваюцца, адзіны тып і памер вальфраму, высокаачышчаныя інэртныя газы і пільная ўвага да варыяцый матэрыялаў. - высокая тэмпература.
Патрабаванні да падрыхтоўкі тарцоў труб больш важныя для арбітальнай зваркі, чым для ручной зваркі. Зварныя злучэнні для арбітальнай зваркі труб звычайна ўяўляюць сабой квадратныя стыковыя злучэнні. Для дасягнення патрэбнай паўтаральнасці пры арбітальнай зварцы патрабуецца дакладная, паслядоўная і апрацаваная механічнай апрацоўкай падрыхтоўка тарцоў. Паколькі зварачны ток залежыць ад таўшчыні сценкі, тарцы павінны быць квадратнымі, без задзірын або скосаў на знешнім або ўнутраным дыяметры (звонку або ўнутраным дыяметры), што прывядзе да рознай таўшчыні сценкі.
Канцы труб павінны супадаць у зварачнай галоўцы такім чынам, каб паміж канцамі квадратнага стыкавага злучэння не было прыкметнага зазору. Нягледзячы на ​​тое, што можна выканаць зварныя злучэнні з невялікімі зазорамі, якасць зваркі можа пагоршыцца. Чым большы зазор, тым большая верагоднасць узнікнення праблемы. Дрэнная зборка можа прывесці да поўнага збою пайкі. Трубныя пілы, вырабленыя George Fischer і іншымі, якія рэжуць трубу і апрацоўваюць канцы труб у адной аперацыі, або партатыўныя такарныя станкі для падрыхтоўкі тарцоў, такія як Protem, Wachs і іншыя, часта выкарыстоўваюцца для стварэння гладкіх арбітальных зварных швоў, прыдатных для апрацоўкі. Адрэзныя пілы, нажоўкі, стужкавыя пілы і трубарэзы не падыходзяць для гэтай мэты.
Акрамя параметраў зваркі, якія падаюць магутнасць для зваркі, існуюць і іншыя зменныя, якія могуць аказваць істотны ўплыў на зварку, але яны не з'яўляюцца часткай фактычнай працэдуры зваркі. Сюды ўваходзяць тып і памер вальфраму, тып і чысціня газу, які выкарыстоўваецца для абароны дугі і прачысткі ўнутранай часткі зварнога шва, хуткасць патоку газу, які выкарыстоўваецца для прачысткі, тып галоўкі і крыніцы харчавання, канфігурацыя шва і любая іншая адпаведная інфармацыя. Мы называем гэтыя зменныя «непраграмуемымі» і запісваем іх у графік зваркі. Напрыклад, тып газу лічыцца істотнай зменнай у Спецыфікацыі працэдуры зваркі (WPS) для таго, каб працэдуры зваркі адпавядалі Кодэксу ASME Раздзел IX для катлоў і сасудаў пад ціскам. Змены тыпу газу або працэнтаў газавай сумесі, або адмена прачысткі ўнутранага зварвання патрабуюць паўторнай праверкі працэдуры зваркі.
зварачны газ. Нержавеючая сталь устойлівая да акіслення атмасферным кіслародам пры пакаёвай тэмпературы. Пры награванні да тэмпературы плаўлення (1530°C або 2800°F для чыстага жалеза) яна лёгка акісляецца. Інэртны аргон часцей за ўсё выкарыстоўваецца ў якасці ахоўнага газу і для прачысткі ўнутраных зварных злучэнняў з дапамогай арбітальнага працэсу GTAW. Чысціня газу адносна кіслароду і вільгаці вызначае ступень змены колеру, выкліканай акісленнем, якая адбываецца на шве або паблізу яго пасля зваркі. Калі прачышчальны газ не самай высокай якасці або калі сістэма прачысткі не цалкам герметычная, так што невялікая колькасць паветра прасочваецца ў сістэму прачысткі, акісленне можа быць светла-бірузовым або блакітнаватым. Вядома, адсутнасць ачысткі не прывядзе да з'яўлення скарынчатай чорнай паверхні, якую звычайна называюць «салодкай». Зварачны аргон, які пастаўляецца ў балонах, мае чысціню 99,996-99,997% у залежнасці ад пастаўшчыка і змяшчае 5-7 праміле кіслароду і іншых прымешак, у тым ліку H2O, O2, CO2, вуглевадароды і г.д., максімум 40 праміле. Высокачысты аргон. у балоне або вадкі аргон у Дзьюараў можа мець чысціню 99,999% або 10 праміле агульных прымешак, з максімум 2 праміле кіслароду. ЗАЎВАГА: Для зніжэння ўзроўню забруджвання да дыяпазону частак на мільярд (ppb) падчас прачысткі можна выкарыстоўваць газавыя ачышчальнікі, такія як Nanochem або Gatekeeper.
змешаны склад. Газавыя сумесі, такія як 75% гелій/25% аргон і 95% аргон/5% вадарод, могуць выкарыстоўвацца ў якасці ахоўных газаў для спецыяльных ужыванняў. Дзве сумесі дазваляюць атрымліваць больш гарачыя зварныя швы, чым тыя, што выконваюцца з тымі ж праграмамі, што і аргон. Геліевыя сумесі асабліва падыходзяць для максімальнага пранікнення пры зварцы плаўленнем вугляродзістай сталі. Кансультант паўправадніковай прамысловасці рэкамендуе выкарыстоўваць сумесі аргону/вадароду ў якасці ахоўных газаў для звышвысокага ціску. Вадародныя сумесі маюць некалькі пераваг, але таксама і некаторыя сур'ёзныя недахопы. Перавага заключаецца ў тым, што яны ствараюць больш вільготную ванну і гладкую паверхню зваркі, што ідэальна падыходзіць для рэалізацыі сістэм падачы газу пад звышвысокім ціскам з максімальна гладкай унутранай паверхняй. Прысутнасць вадароду забяспечвае аднаўленчую атмасферу, таму, калі ў газавай сумесі прысутнічаюць сляды кіслароду, атрыманы зварны шво будзе выглядаць чысцейшым з меншай зменай колеру, чым пры падобнай канцэнтрацыі кіслароду ў чыстым аргоне. Гэты эфект аптымальны пры ўтрыманні вадароду каля 5%. Некаторыя выкарыстоўваюць сумесь аргону/вадароду 95/5% у якасці прадуўкі ўнутранага шва, каб палепшыць знешні выгляд унутранага шва.
Зварны шво з выкарыстаннем сумесі вадароду ў якасці ахоўнага газу вузейшы, за выключэннем таго, што нержавеючая сталь мае вельмі нізкае ўтрыманне серы і выпрацоўвае больш цяпла ў шве, чым той жа ток з незмешаным аргонам. Істотным недахопам сумесяў аргон/вадарод з'яўляецца тое, што дуга значна менш стабільная, чым чысты аргон, і існуе тэндэнцыя да дрэйфу дугі, дастаткова сур'ёзнага, каб выклікаць няправільнае зварванне. Дрэйф дугі можа знікнуць пры выкарыстанні іншай крыніцы змешанага газу, што сведчыць аб тым, што ён можа быць выкліканы забруджваннем або дрэнным змешваннем. Паколькі цяпло, якое выпрацоўваецца дугой, змяняецца ў залежнасці ад канцэнтрацыі вадароду, пастаянная канцэнтрацыя неабходная для дасягнення паўтаральных зварных швоў, і існуюць адрозненні ў папярэдне змешаным газам у балонах. Яшчэ адзін недахоп заключаецца ў тым, што тэрмін службы вальфраму значна скарачаецца пры выкарыстанні сумесі вадароду. Хоць прычына пагаршэння якасці вальфраму ад змешанага газу не вызначана, паведамлялася, што дуга больш складаная, і вальфрам можа спатрэбіцца замяніць пасля адной або двух зварак. Сумесі аргон/вадарод нельга выкарыстоўваць для зваркі вугляродзістай сталі або тытана.
Адметнай рысай працэсу TIG з'яўляецца тое, што ён не спажывае электроды. Вальфрам мае найвышэйшую тэмпературу плаўлення сярод усіх металаў (6098°F; 3370°C) і з'яўляецца добрым эмітэрам электронаў, што робіць яго асабліва прыдатным для выкарыстання ў якасці неплаўлівага электрода. Яго ўласцівасці паляпшаюцца шляхам дадання 2% некаторых аксідаў рэдказямельных элементаў, такіх як цэрыя, аксід лантана або аксід торыю, для паляпшэння запальвання дугі і стабільнасці дугі. Чысты вальфрам рэдка выкарыстоўваецца ў GTAW з-за лепшых уласцівасцей цэрыевага вальфраму, асабліва для арбітальных прымяненняў GTAW. Торый вальфрам выкарыстоўваецца менш, чым у мінулым, таму што ён у пэўнай ступені радыеактыўны.
Электроды з паліраванай аздабленнем больш аднастайныя па памеры. Гладкая паверхня заўсёды пераважнейшая за шурпатую або няроўную паверхню, бо паслядоўнасць геаметрыі электрода мае вырашальнае значэнне для стабільных і аднастайных вынікаў зваркі. Электроны, якія выпраменьваюцца з наканечніка (DCEN), перадаюць цяпло ад вальфрамавага наканечніка да зварнога шва. Больш тонкі наканечнік дазваляе падтрымліваць вельмі высокую шчыльнасць току, але можа прывесці да скарачэння тэрміну службы вальфрамавага наканечніка. Для арбітальнай зваркі важна механічна шліфаваць наканечнік электрода, каб забяспечыць паўтаральнасць геаметрыі вальфрамавага электрода і паўтаральнасць зварнога шва. Тупы наканечнік прымушае дугу ад шва да таго ж месца на вальфрамавым электродзе. Дыяметр наканечніка кантралюе форму дугі і ступень пранікнення пры пэўным току. Кут канічнасці ўплывае на характарыстыкі току/напружання дугі і павінен быць указаны і кантраляваны. Даўжыня вальфрамавага электрода важная, таму што вядомая даўжыня вальфрамавага электрода можа быць выкарыстана для ўстаноўкі дугавой зазору. Дугавая зазор для пэўнага значэння току вызначае напружанне і, такім чынам, магутнасць, якая падаецца на зварны шво.
Памер электрода і дыяметр яго наканечніка выбіраюцца ў залежнасці ад сілы току зваркі. Калі ток занадта высокі для электрода або яго наканечніка, ён можа страціць метал з наканечніка, а выкарыстанне электродаў з дыяметрам наканечніка, які занадта вялікі для току, можа выклікаць дрэйф дугі. Мы вызначаем дыяметры электродаў і наканечнікаў па таўшчыні сценкі зварнога злучэння і выкарыстоўваем дыяметр 0,0625 для амаль усіх таўшчынь сценкі да 0,093 цалі, калі толькі выкарыстанне не прызначана для выкарыстання з электродамі дыяметрам 0,040 цалі для зваркі невялікіх дакладных кампанентаў. Для паўтаральнасці працэсу зваркі неабходна ўказаць і кантраляваць тып і аздабленне вальфраму, даўжыню, вугал канічнасці, дыяметр, дыяметр наканечніка і дугавую зазор. Для зваркі труб заўсёды рэкамендуецца цэрый-вальфрамавы сплав, таму што гэты тып мае значна большы тэрмін службы, чым іншыя тыпы, і валодае выдатнымі характарыстыкамі запальвання дугі. Цэрый-вальфрамавы сплав не з'яўляецца радыеактыўным.
Каб атрымаць дадатковую інфармацыю, звяжыцеся з Барбарай Хенон, менеджарам па тэхнічных публікацыях, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Тэлефон: 818-896-9556. Факс: 818-890-3724.